早期的三坐标测量机以手动型和通过操纵杆控制机械运动的机动型为主，当时的控制系统主要完成空间坐标值的监控与实时采样，随着计算机技术及数控技术的发展，CNC型控制系统变得日益普及，高精度、高速度、智能化成为三坐标坐标测量机发展的主要趋势。
CNC型控制系统的测量进给是由计算机控制的，它不仅可以实现自动测量、学习测量、扫描测量，也可以通过操纵进行手工测量。与手动型相比，CNC型控制系统要复杂得多，它除具备手动型所有的空间坐标测量系统、瞄准系统外，还要实现对三轴机械运动的控制。同时要求每个轴的运动要求平稳可靠，以保证测量精度。每个轴的运动都是由一套伺服系统控制的，要求三轴甚至转台精确配合，以实现联动，保证按设定的空间轨迹运行，自动完成测量任务。为确保测量机的安全及测量数据的可靠，还要对测量机的运行状态进行实时监测，所有这些都是程序控制实现的，由于控制复杂，运算及处理量大，用一个CPU控制，实时性很难保证，因此常常由多个CPU并行处理。